高效层叠式石墨放电隙装置制造方法及图纸

高效层叠式石墨放电隙装置，包括Ｎ＋１个放电隙、Ｎ个电容值相同的电容构成的π形连接电容组，各放电隙串联连接，第一个放电隙Ｆ↓［１］与火线连接，最末一个放电隙Ｆ↓［Ｎ＋１］接地，π形连接电容组中各电容的一端与两放电隙之间的导电件连接，另一端接地，放电隙为石墨放电隙，其石墨电极之间放置绝缘环状垫片，各石墨放电隙层叠式组装，π形连接电容组中各电容的参数按照式Ｃ＝Ｉｎ／２π　　ｆＶＫ选择，式中：Ｉｎ为π形连接电容组中电容上的感应放电电流，Ｉｎ＝Ｉ／Ｎ，Ｉ为π形连接电容组总电流，Ｎ为π形连接电容组电容个数，ｆ为雷电波频率，Ｖ为π形连接电容组中电容上的额定电压，Ｋ为≥１的安全系数。该装置还可设置电流保险器与指示电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种承载雷电流的放电隙装置，主要用于电源系统第一级防雷，使各类通讯基站、变电站、电力电子设备免遭直击雷或雷电感应的破坏。
技术介绍
目前应用的防雷击放电隙装置，有多种结构。采用单极金属(羊角)隙的防雷击放电隙装置是其中的一类。由于安全距离标准的要求，此类放电隙装置的金属隙间隙不能随意的减小与加大，因为安全距离与雷电起动的放电电压之间存在不可调和的矛盾；另一个问题是此类装置工作时，飞弧严重危害周围设备。公开号为CN 1368770A的中国专利申请公开了一种放电隙装置，介绍了在印制板上制作平面式尖状金属电极片，各尖状电极片之间间距不同，单个电容必须2倍电极距离跨接在相邻电极上。该装置虽然可在一定程度调和间距与起动电压矛盾，但同样存在飞弧和雷电通流量小问题。专利号为ZL02107856.4的中国专利公开了一种承载雷电流的火花间隙装置，该装置包括n个串联连接的分火花间隙装置，通过电容构成的阻抗连接分火花间隙装置，其中第二和全部另外的分火花间隙装置通过所述阻抗直接连接到公共的参考电位即地电位，并且使用相同的阻抗，基于在对比1.2/50μs雷电波形冲击下给出均压电容器的参数选择公式(n-1)×CE＝K×CL×U/Us，其中，n表示分火花间隙装置的数量，CL是从火花间隙装置到过电压源的线路的线路电容，U是过电压的峰值，Us是火花间隙装置的安全电平，K是≥1的安全系数。此种火花间隙装置存在以下不足1、由于上述公式中的CL存在不确定性，因此，带来均压电容的定值或取值范围的不确定性；2、上述公式是基于在1.2/50μs雷电波形冲击下的参考改进取值，而其它两种雷电测试波形(8/20μs、10/350μs)冲击下的情况未予以说明；3、该装置描述中没有说明关于火花飞弧抑制问题，也没有确定放电电极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效石墨层叠式放电隙装置，该装置不仅冲击放电电流大、限制电压低、无电弧外泄、无漏流和续流，而且雷电测试波形适用范围更广。本专利技术的又一目的是使此种装置具有保护和指示功能。本专利技术的技术方案1、选用石墨作为放电电极材料，石墨放电隙的石墨电极之间放置绝缘环状垫片，各石墨放电隙层叠式组装。2、对确定电容值的公式进行改进。本专利技术所述高效层叠式石墨放电隙装置，包括N+1个放电隙、N个电容值相同的电容构成的π形连接电容组，所述N≥1，各放电隙串联连接，其中，第一个放电隙F1与火线连接，最末一个放电隙FN+1接地，π形连接电容组中各电容的一端与两放电隙之间的导电件连接，另一端接地；放电隙为石墨放电隙，石墨放电隙的石墨电极之间放置绝缘环状垫片，各石墨放电隙层叠式组装；π形连接电容组中各电容的电容值均按照下式选择C＝In/2πfVK式中In为π形连接电容组中电容上的感应放电电流，In＝I/N，I为π形连接电容组总电流，也是确定的安全电流，N为π形连接电容组电容个数，f为雷电波频率，根据雷电测试波形估算，V为π形连接电容组中电容上的额定电压，该电压即是设定的间隙装置的最大限制电压，K为安全系数，K≥1。上述装置中，石墨放电隙的两石墨电极片之间的间距为0.22毫米～0.70毫米，且各石墨放电隙是间距相同的等放电隙，两石墨电极片之间放置的绝缘环状垫片的厚度与两石墨电极片之间的间距相匹配；石墨放电隙的石墨电极片为正方形或圆形或腰形或椭圆形，以及其它适于使用的形状；石墨放电隙的石墨电极片之间放置的绝缘环状垫片与石墨电极片的形状匹配，同样为正方形环或圆环或腰形环或椭圆形环，以及其它适于使用的环形。上述装置中，石墨放电隙的石墨电极片与π形连接电容组中的电容之间的连接件呈针状或弧状。为了保证π形连接电容组安全稳定的工作，便于C值的计算，本专利技术所述高效层叠式石墨放电隙装置在π形连接电容组电路末端连接有电流保险器。为了显示高效层叠式石墨放电隙装置的工作状态，设置了指示电路，所述指示电路的一端接在第一个石墨放电隙F1与火线间的连接件上，其另一端接地。本专利技术所述高效层叠式石墨放电隙装置的工作原理1、在没有雷击时，由于各石墨放电隙串联连接，其击穿电压和放电电容击穿电压值远大于工频电压，因此石墨间隙不工作(F1～FN+1)，指示电路正常指示。2、雷电来时(8/20μs、10/350μs、1.2/50μs雷电波形测试冲击参考)，由于石墨放电隙的间隙很小，因此第1级石墨放电隙F1很容易击穿，又因π形电容组中第1级感应电容C1平稳放电的作用，使其第1级放电电压不是太高，但也足以击穿第2级石墨放电隙F2，同理第2级感应电容C2平稳放电作用，使第3级石墨放电隙F3放电电压也能被钳位到不是太高。以此类推，雷电瞬间依次击穿以后石墨放电隙，则间隙总的限制电压被控制在比较低的数值。由于石墨放电隙被击穿后形成短路，π形连接电容组无论是间距，还是击穿压都远大于石墨放电隙每一级击穿时雷电残压。因此，雷电流绝大部分从石墨放电隙中通过。3、当层叠式石墨放电隙装置出现故障(如石墨电极片破裂或感应电容有损坏)，这样必定造成某一级石墨放电隙残压升高，有大的雷电流流经π形连接电容组电路，则保险装置起作用(烧断)，指示灯板断路，指示灯熄灭告警。本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术选用石墨作为放电电极材料，由于石墨的导电性高、熔点高、电蚀性较小，各层叠电极之间有绝缘环状垫片隔离形成多极间隙，因而可实现无漏流、无电弧外泄和大通流能力，满足装置在8/20μs、10/350μs、1.2/50μs雷电波形冲击下的限制电压和漏流、续流的控制指标。2、按照本专利技术所提供的电容值选择公式，一旦确定装置的V(可选择较低的限制电压)，选择比较小(安全)电容放电电流In，根据雷电测试波形估算出频率f，即可计算出π形连接电容组中各电容的值，因而，该公式的操作性强，并适用于在8/20μs、10/350μs、1.2/50μs等雷电波形冲击下使用。3、石墨放电隙的两石墨电极之间的间距的合理选择，可保证石墨放电隙与π形连接电容组电路工作协调，控制点火击穿电压，有效保护电力电子设备的安全。4、石墨放电隙的石墨电极片与π形连接电容组中的电容之间的连接方式，保证了它们之间的有效连接，以及放电电容及引脚与石墨放电隙电极之间的安全距离。5、石墨电极片形状的选择，可使石墨放电隙满足不同形状、体积的外壳和雷电通流量的要求。6、石墨电极之间放置的绝缘环状垫片可保证石墨电极的间距一致，防止石墨电极间放电电弧的外泄。7、π形连接电容组电路末端连接了电流保险器，可保证π形连接电容组安全稳定的工作，便于C值的计算。8、指示电路的设置，可显示石墨放电隙装置的工作状态，便于及时发现问题。附图说明图1是本专利技术所述高效石墨层叠式放电隙装置的第一种电路结构图；图2是本专利技术所述高效石墨层叠式放电隙装置的第二种电路结构图；图3是本专利技术所述高效石墨层叠式放电隙装置的第三种电路结构图；图4是本专利技术所述高效石墨层叠式放电隙装置的第四种电路结构图；图5是本专利技术所述高效石墨层叠式放电隙装置中的各电子元件在盒体内的一种组装结构图；图6是与图5中的盒体配套的盒盖的形状、构造图；图7是图5的俯视图；图8是石墨放电隙的石墨电极片与π形连接电容组中的电容的一种连接方式图，连接件呈针状；图9是石墨放电隙的石墨电极片与π形连接电容组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效层叠式石墨放电隙装置，包括Ｎ＋１个放电隙、Ｎ个电容值相同的电容构成的π形连接电容组（１），所述Ｎ≥１，各放电隙串联连接，其中，第一个放电隙Ｆ↓［１］与火线连接，最末一个放电隙Ｆ↓［Ｎ＋１］接地，π形连接电容组中各电容的一端与两放电隙之间的导电件连接，另一端接地，其特征在于：①放电隙为石墨放电隙，石墨放电隙的石墨电极片（６）之间放置绝缘环状垫片（９），各石墨放电隙层叠式组装，②π形连接电容组中各电容的电容值均按照下式选择：Ｃ＝Ｉｎ／２πｆＶＫ 式中：Ｉｎ为π形连接电容组中电容上的感应放电电流，Ｉｎ＝Ｉ／Ｎ，Ｉ为π形连接电容组总电流，Ｎ为π形连接电容组电容个数，ｆ为雷电波频率，Ｖ为π形连接电容组中电容上的额定电压，Ｋ为安全系数，Ｋ≥１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王德言，阮建中，雷成勇，易代献，朱成，杨国华，
申请(专利权)人：四川中光防雷科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]